usb協(xié)議以及ch375簡(jiǎn)介

1、USB協(xié)議和CH375B簡(jiǎn)介,,USB 體系簡(jiǎn)介,USB 是一種支持熱插拔的高速串行傳輸總線，它使用差分信號(hào)來傳輸數(shù)據(jù)，最高速度可達(dá) 480Mb/S。USB 支持“總線供電”和“自供電”兩種供電模式。在總線供電模式下， 設(shè)備最多可以獲得 500mA 的電流。USB2.0 被設(shè)計(jì)成為向下兼容的模式，當(dāng)有全速（USB 1.1） 或者低速（USB 1.0）設(shè)備連接到高速（USB 2.0）主機(jī)時(shí)，主機(jī)可以通過分離傳輸來支持它們。一條 USB 總

2、線上，可達(dá)到的最高傳輸速度等級(jí)由該總線上最慢的“設(shè)備”決定，該設(shè)備包括主機(jī)、HUB 以及 USB 功能設(shè)備。,USB 體系包括“主機(jī)”、“設(shè)備”以及“物理連接”三個(gè)部分。其中主機(jī)是一個(gè)提供USB 接口及接口管理能力的硬件、軟件及固件的復(fù)合體，可以是 PC，也可以是 OTG 設(shè)備，一個(gè) USB 系統(tǒng)中僅有一個(gè) USB 主機(jī)；設(shè)備包括 USB 功能設(shè)備和 USB HUB，最多支持127 個(gè)設(shè)備；物理連接即指的是USB 的傳輸線。在USB 2

3、.0 系統(tǒng)中，要求使用屏蔽的雙絞線。OTG 簡(jiǎn)介 OTG全稱是一鍵拷貝（USB On-The-Go）,LOOK的商標(biāo)，它采用USB2.O的傳輸接口，OTG（USB On-The-Go）是2001年公布傳輸協(xié)議，讓兩個(gè)USB設(shè)備可以不需要用電腦作為HOST，也可以點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸。 USB OTG：USB 的 OTG 規(guī)格 （USB On-The-Go）是指: USB 的 OTG 規(guī)格是 USB2.0 規(guī)格的補(bǔ)充。USB 使

4、用客服結(jié)構(gòu)。USB OTG 產(chǎn)品能夠相互進(jìn)行通訊，而無需連接到 PC 機(jī)上。因此可把一個(gè) USB 設(shè)備可作為一個(gè)主機(jī)，而其他的則可作為終端。只有 USB 主機(jī)可以包含設(shè)備驅(qū)動(dòng)器和數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊恍┍匾牟倏?。例如，一個(gè)數(shù)碼攝像機(jī)可以連接一個(gè) PDA，或是手機(jī)可以連接到打印機(jī)或掃描儀中，其只要這些所有的設(shè)備可與 USB OTG 兼容。當(dāng)作為家庭網(wǎng)路中的 PC 為中心的時(shí)代已遠(yuǎn)離，通過使用便攜式設(shè)備進(jìn)行相互交流的需求日益增加，USB OTG 產(chǎn)

5、品便應(yīng)運(yùn)而生。,HUB 簡(jiǎn)介HUB是一個(gè)多端口的轉(zhuǎn)發(fā)器，當(dāng)以HUB為中心設(shè)備時(shí)，網(wǎng)絡(luò)中某條線路產(chǎn)生了故障，并不影響其它線路的工作。USB HUB 提供了一種低成本、低復(fù)雜度的USB 接口擴(kuò)展方法。HUB 的上行 PORT 面向HOST，下行PORT 面向設(shè)備（HUB 或功能設(shè)備）。在下行 PORT 上，HUB 提供了設(shè)備連接檢測(cè)和設(shè)備移除檢測(cè)的能力，并給各下行 PORT 供電。HUB 可以單獨(dú)使能各下行PORT，不同 PORT 可以

6、工作在不同的速度等級(jí)（高速/全速/低速）。,USB數(shù)據(jù)傳輸方式USB 采用輪詢的廣播機(jī)制傳輸數(shù)據(jù)，所有的傳輸都由主機(jī)發(fā)起，任何時(shí)刻整個(gè) USB體系內(nèi)僅允許一個(gè)數(shù)據(jù)包的傳輸，即不同物理傳輸線上看到的數(shù)據(jù)包都是同一被廣播的數(shù)據(jù)包。USB 采用“令牌包”-“數(shù)據(jù)包”-“握手包”的傳輸機(jī)制，在令牌包中指定數(shù)據(jù)包去向或者來源的設(shè)備地址和端點(diǎn)（Endpoint），從而保證了只有一個(gè)設(shè)備對(duì)被廣播的數(shù)據(jù)包/令牌包作出響應(yīng)，“握手包”表示了傳輸?shù)某晒?/p>

7、與否。,管道（Pipe）是主機(jī)和設(shè)備端點(diǎn)之間數(shù)據(jù)傳輸?shù)哪Ｐ?，共有兩種類型的管道：無格式的流管道（Stream Pipe）和有格式的信息管道（Message Pipe）。任何 USB 設(shè)備一旦上電就存在一個(gè)信息管道，即默認(rèn)的控制管道，USB 主機(jī)通過該管道來獲取設(shè)備的描述、配置、狀態(tài)，并對(duì)設(shè)備進(jìn)行配置。USB 設(shè)備連接到HOST 時(shí)，HOST 必須通過默認(rèn)的控制管道對(duì)其進(jìn)行枚舉，完成獲得其設(shè)備描述、進(jìn)行地址分配、獲得其配置描述、進(jìn)行配置

8、等操作方可正常使用。USB 設(shè)備的即插即用特性即依賴于此。,枚舉是 USB 體系中一個(gè)很重要的活動(dòng)，由一系列標(biāo)準(zhǔn)請(qǐng)求組成（若設(shè)備屬于某個(gè)子類，還包含該子類定義的特殊請(qǐng)求）。通過枚舉 HOST 可以獲得設(shè)備的基本描述信息，如支持的 USB 版本、PID、VID、設(shè)備分類（Class）、供電方式、最大消耗電流、配置數(shù)量、各種類型端點(diǎn)的數(shù)量及傳輸能力（最大包長(zhǎng)度）。HOST 根據(jù) PID 和 VID 加載設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，并對(duì)設(shè)備進(jìn)行合適的配置。

9、只有經(jīng)過枚舉的設(shè)備才能正常使用。對(duì)于總線供電設(shè)備，在枚舉完成前最多可從總線獲取 100mA 的電流。,PID和VID簡(jiǎn)介vendor   ID   廠家ID和product   ID。   VID是要申請(qǐng)的（當(dāng)然你也可以隨便寫），PID是廠家自己定義的 USB體系的傳輸類型USB 體系定義了四種類型的傳輸：1、控制傳輸，主要用于在設(shè)備連接時(shí)對(duì)設(shè)備進(jìn)行枚舉以及其他因設(shè)備而已的特定操作。2、中斷

10、傳輸，用于對(duì)延遲要求嚴(yán)格、小量數(shù)據(jù)的可靠傳輸，如鍵盤、游戲手柄等。3、批量傳輸，用于對(duì)延遲要求寬松，大量數(shù)據(jù)的可靠傳輸，如 U 盤等。4、同步傳輸，用于對(duì)可靠性要求不高的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸，如攝像頭、USB 音響等。,USB 數(shù)據(jù)流模型,USB 體系在實(shí)現(xiàn)時(shí)采用分層的結(jié)構(gòu)， 如上圖所示： 在 HOST 端，應(yīng)用軟件（ClientSW）不能直接訪問USB 總線，而必須通過 USB 系統(tǒng)軟件和 USB 主機(jī)控制器來訪問 USB 總線，在USB 總

11、線上和 USB 設(shè)備進(jìn)行通訊。從邏輯上可以分為功能層、設(shè)備層和總線接口層三個(gè)層次。其中功能層完成功能級(jí)的描述、定義和行為；設(shè)備層則完成從功能級(jí)到傳輸級(jí)的轉(zhuǎn)換，把一次功能級(jí)的行為轉(zhuǎn)換為一次一次的基本傳輸；USB 總線接口層則處理總線上的 Bit 流，完成數(shù)據(jù)傳輸?shù)奈锢韺訉?shí)現(xiàn)和總線管理。圖中黑色箭頭代表真實(shí)的數(shù)據(jù)流，灰色箭頭代表邏輯上的通訊。,USB 協(xié)議層規(guī)范,USB 采用 little edian 字節(jié)順序，在總線上先傳輸一個(gè)字節(jié)的最低

12、有效位，最后傳輸最高有效位，采用 NRZI 編碼，若遇到連續(xù)的 6 個(gè) 1 要求進(jìn)行為填充，即插入一個(gè) 0。所有的USB 包都由 SYNC 開始，高速包的 SYNC 寬度為 32bit，全速/低速包的 SYNC 寬度為 8bit。實(shí)際接收到的 SYNC 寬度由于 USB HUB 的關(guān)系，可能會(huì)小于該值。USB 數(shù)據(jù)包的格式,PID 表征了數(shù)據(jù)包的類型，分為令牌（Token）、數(shù)據(jù)（Data）、握手（Handshacke）以及特殊包 4

13、 大類，共 16 種類型的 PID對(duì)于令牌包來說，PID 之后是 7 位的地址和 4 位的端點(diǎn)號(hào)。令牌包沒有數(shù)據(jù)域，以 5 位的 CRC 校驗(yàn)和結(jié)束。SOF 是一類特殊的令牌包，PID 后跟的是 11 位的幀編號(hào)。對(duì)于數(shù)據(jù)包來說，PID 之后直接跟數(shù)據(jù)域，數(shù)據(jù)域的長(zhǎng)度為 N 字節(jié)，數(shù)據(jù)域后以 16 位的 CRC 校驗(yàn)和結(jié)束。,握手包僅有PID 域，沒有數(shù)據(jù)也沒有校驗(yàn)和。握手包包括 ACK，NAK，STALL 以及 NYET 四種，其

14、中 ACK 表示肯定的應(yīng)答，成功的數(shù)據(jù)傳輸；NAK 表示否定的應(yīng)答，失敗的數(shù)據(jù)傳輸，要求重新傳輸；STALL 表示功能錯(cuò)誤或端點(diǎn)被設(shè)置了 STALL 屬性；NYET 表示尚未準(zhǔn)備好，要求等待。數(shù)據(jù)在 USB 總線上的傳輸以包為單位，包只能在幀內(nèi)傳輸。高速 USB 總線的幀周期為125uS，全速以及低速 USB 總線的幀周期為 1mS。幀的起始由一個(gè)特定的包（SOF 包）表示，幀尾為 EOF。EOF 不是一個(gè)包，而是一種電平狀態(tài)，EOF

15、 期間不允許有數(shù)據(jù)傳輸。,USB 總線接口芯片CH375B簡(jiǎn)介,1、概述CH375 是一個(gè)USB總線的通用接口芯片，支持USB-HOST主機(jī)方式和USB-DEVICE/SLAVE設(shè)備方式。在本地端，CH375具有8位數(shù)據(jù)總線和讀、寫、片選控制線以及中斷輸出，可以方便地掛接到單片機(jī)/DSP/MCU/MPU等控制器的系統(tǒng)總線上。在USB主機(jī)方式下，CH375還提供了串行通訊方式，通過串行輸入、串行輸出和中斷輸出與單片機(jī)/DSP/MCU/M

16、PU 等相連接。,2、特點(diǎn)● 全速USB-HOST 主機(jī)接口，兼容USB V2.0，外圍元器件只需要晶體和電容。● 全速設(shè)備接口，完全兼容CH372 芯片，支持動(dòng)態(tài)切換主機(jī)與設(shè)備方式?！?主機(jī)端點(diǎn)輸入和輸出緩沖區(qū)各64 字節(jié)，支持常用的12Mbps 全速USB 設(shè)備?！?支持USB 設(shè)備的控制傳輸、批量傳輸、中斷傳輸。● 自動(dòng)檢測(cè)USB 設(shè)備的連接和斷開，提供設(shè)備連接和斷開的事件通知?！?內(nèi)置控制傳輸?shù)膮f(xié)議處理器，簡(jiǎn)化常

17、用的控制傳輸。● 內(nèi)置固件處理海量存儲(chǔ)設(shè)備的專用通訊協(xié)議，支持Bulk-Only傳輸協(xié)議和SCSI、UFI、RBC 或 等效命令集的USB 存儲(chǔ)設(shè)備（包括USB 硬盤/USB 閃存盤/U 盤）。● 通過U 盤文件級(jí)子程序庫實(shí)現(xiàn)單片機(jī)讀寫USB 存儲(chǔ)設(shè)備中的文件。● 并行接口包含8 位數(shù)據(jù)總線，4 線控制：讀選通、寫選通、片選輸入、中斷輸出。● 串行接口包含串行輸入、串行輸出、中斷輸出，支持通訊波特率動(dòng)態(tài)調(diào)整。● 支持

18、5V 電源電壓和3.3V 電源電壓，CH375A 芯片還支持低功耗模式?！?采用SOP-28 封裝，可以提供SOP28 到DIP28 的轉(zhuǎn)換板。,3、封裝,4、功能說明4.1. 一般說明 CH375 芯片可以工作于USB-HOST 主機(jī)方式或者USB 設(shè)備方式。 CH375的USB 主機(jī)方式支持并行接口和串行接口。在USB主機(jī)方式下，CH375支持各種常用的USB全速設(shè)備，外部單片機(jī)需要編寫固件程序按照相應(yīng)的USB協(xié)

19、議與USB 設(shè)備通訊。但是對(duì)于USB 存儲(chǔ)設(shè)備，CH375 內(nèi)置了相關(guān)協(xié)議，通常情況下，外部單片機(jī)不需要編寫固件程序，就可以直接通訊。4.2. 本地端的硬件 CH375 芯片在本地端提供了通用的被動(dòng)并行接口和點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的串行接口。4.3. 內(nèi)部結(jié)構(gòu) CH375 芯片內(nèi)部集成了PLL 倍頻器、主從USB 接口SIE、數(shù)據(jù)緩沖區(qū)、被動(dòng)并行接口、異步串行接口、命令解釋器、控制傳輸?shù)膮f(xié)議處理器、通用的固件程序等。,4.4. 本

20、地端的單片機(jī)軟件 CH375芯片占用兩個(gè)地址位，當(dāng)A0 引腳為高電平時(shí)選擇命令端口，可以寫入命令；當(dāng)A0引腳為低電平時(shí)選擇數(shù)據(jù)端口，可以讀寫數(shù)據(jù)。 單片機(jī)通過8 位并口對(duì)CH375 芯片進(jìn)行讀寫，所有操作都是由一個(gè)命令碼、若干個(gè)輸入數(shù)據(jù)和若干個(gè)輸出數(shù)據(jù)組成，部分命令不需要輸入數(shù)據(jù)，部分命令沒有輸出數(shù)據(jù)。命令操作步驟如下： ①、 在A0=1 時(shí)向命令端口寫入命令代碼； ②、 如果該命令具